远古冰川病毒可揭示地球气候演变的秘密

一项新的研究表明，保存在冰川冰层中的远古病毒蕴含着了解地球气候变化的宝贵信息。几十年来，位于青藏高原最西北部海拔2万英尺以上的古丽亚冰川一直是科学家研究大规模古气候变化的最丰富的档案库之一。现在，微生物学家通过分析从冰川中回收的冰芯样本，重建了其中残留的病毒DNA片段，并确定了近 1700种病毒，其中约四分之三是新发现的。

钻探史前冰层并不会对现代人的健康产生影响，因为这些长期休眠的病毒很可能感染了其他优势微生物，而不是动物或人类，但研究人员发现，它们的适应性极大地影响了宿主在地球气候周期变化期间的极端条件下的生存能力。

这项研究的第一作者、俄亥俄州立大学伯德极地与气候研究中心副研究员钟志平说："在这项工作开启之前，病毒如何与地球气候的大规模变化联系在一起基本上还没有得到研究。冰川冰非常珍贵，我们往往没有病毒和微生物研究所需的大量材料。"

随着史无前例的气候变暖不断加速冰川融化，争分夺秒地在冰川永远消失之前收集这些冰芯只会增加它们的科学价值。例如，研究人员在这篇论文中研究的冰层提供了原始的快照，展示了病毒在过去 4.1 万年中从寒冷到温暖的三个时期的表现。

这项研究发表在《自然地球科学》上。

病毒社区与气候转变

在报告的各类新病毒中，研究小组观察到的最独特的病毒群落可追溯到大约 11500 年前，在此期间发生了从寒冷的末次冰川期到温暖的全新世的重大气候转变。

这表明，随着全球气温由冷转暖，微生物正在对气候变化做出反应，但现在下结论还为时尚早。他说："这至少表明了病毒与气候变化之间的潜在联系。"

研究小组利用先进的测序技术仔细观察了它们的基因特征，结果还显示，虽然在冰川中发现的大多数病毒都是古利亚独有的，但大约四分之一的病毒与世界其他地区的已知生物重叠。钟志平说："这意味着其中一些病毒可能是从中东甚至北极等地区传播过来的。"

研究人员说，花时间更好地了解病毒是如何在激烈的气候时代进化的，这为预测现代病毒可能如何应对和参与未来的生态系统变暖提供了重要的启示。此外，由于在冰芯中发现的生物体扩大了研究人员可以了解这些时期信息的多样性，因此发现新的古代病毒 DNA 并对其进行测序可能会带来新的谜团和新的结论。

这项研究的共同作者、俄亥俄州立大学地球科学教授隆尼-汤普森（Lonnie Thompson）说："对我来说，这门科学是一种新工具，可以回答我们无法用其他方法回答的基本气候问题。"

在地球上改进这些技术很可能会为科学家们提供新的工具，扩大对外太空环境中生命的探索，帮助他们在火星冰原或其他行星体的冰壳下寻找微生物。研究指出，希望在地球上进一步建立病毒与气候联系的研究人员也可以从即将到来的技术进步以及多样化的科学研究方法中获益。然而，作者断言，时不我待：这些技术必须在气候变暖损害保存和进一步探索地球丰富历史所需的冰川冰层之前得到应用。

汤普森说："我对这里能做的事情感到乐观，因为如果我们共同努力，这些技术很有可能帮助我们开始解决大量的科学问题。"

这项研究的共同作者、俄亥俄州立大学微生物学和土木、环境与大地工程学教授马修-沙利文（Matthew Sullivan）说："这项研究的成功可以归功于俄亥俄州立大学伯德极地与气候研究中心和微生物组科学中心所采取的跨学科方法对新科学的孵化起到了很好的促进作用。这种机会代表着多个学科走到了一起，每个学科都有自己的科学语言作为前进的障碍。但能与这个团队一起研究冰中的远古病毒和微生物，证明我们在探索新的界面时得到了支持。"

这项研究得到了美国国家科学基金会、中国科学院、戈登和贝蒂-摩尔基金会、海辛-西蒙斯基金会以及美国能源部联合基因组研究所的支持。

编译自/ScitechDaily